淺談生態(tài)建筑理論在建筑住宅設計中的運用
摘要：在全球生態(tài)建筑理論思潮方興來艾的大背景下．中國當代建筑設計如何運用該理論來指導實踐已經(jīng)成為亟待解決的問題。本文僅從生態(tài)建筑概述、生態(tài)建筑設計理論以及設計理論在建筑設計中的運用三個方面對建筑住宅設計展開討論。關(guān)鍵詞：生態(tài)建筑；生態(tài)住宅；技術(shù)策略
1．生態(tài)建筑概述
根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的定義，所謂“健康”就是指人在身體上、精神上、社會上完全處于良好的狀態(tài)。據(jù)此定義，“健康住宅”不僅僅是住宅+綠化+社區(qū)醫(yī)療保健，還指在生態(tài)環(huán)境、生活衛(wèi)生、立體綠化、自然景觀、噪音降低、建筑和裝飾材料、空氣流通等方面，都必須以人的健康為根本。
1．1生態(tài)住宅定義
健康住宅又稱“生態(tài)住宅”，生態(tài)住宅居住區(qū)的總體布局、生態(tài)住宅建筑單體的空間組合、房屋構(gòu)造、自然能源的利用和節(jié)能措施、綠化系統(tǒng)以及生活服務配套的設計，都必須以改善及提高人的生態(tài)環(huán)境、生命質(zhì)量為出發(fā)點和目標。
1．2生態(tài)住宅原則
生態(tài)住宅是運用生態(tài)學原理和遵循生態(tài)平衡及可持續(xù)發(fā)展的原則，即綜合系統(tǒng)效率最優(yōu)原則，來設計、組織建筑內(nèi)外空間中的各種物質(zhì)因素，使物質(zhì)、能源在建筑系統(tǒng)內(nèi)有秩序地循環(huán)轉(zhuǎn)換，獲得一種高效、低耗、無廢無?虧染、生態(tài)平衡的建筑環(huán)境。生態(tài)住宅以可持續(xù)發(fā)展的思想為指導，意在尋求自然、建筑和人三者之間的和諧統(tǒng)一，即在“以人為本”的基礎上，利用自然條件和人為手段來創(chuàng)造一個有利于人們舒適、健康的生活環(huán)境，同時又要控制對于自然資源的使用，努力實現(xiàn)向自然索取與回報之間的平衡。生態(tài)住宅的特征是舒適、健康、高效和美觀。
1．3生態(tài)住宅的技術(shù)策略
1．3、1追求舒適和健康是生態(tài)住宅的基礎 生態(tài)住宅首先要滿足的是人體的舒適性，例如適宜的溫度和濕度。此外還應有益于人的身心健康，如有充足的日照以實現(xiàn)殺菌消毒，有良好的通風以獲得高品質(zhì)的新鮮空氣，以及無輻射、無污染的室內(nèi)裝飾材料等。在心理方面，生態(tài)住宅既要保證家庭生活所需要的居住功能——安全性和私密性，又要滿足鄰里交往、人與自然環(huán)境交融等要求。健康還有另外一層很重要的含義，即住宅與大自然的和諧關(guān)系。住宅應盡可能減少對自然環(huán)境的負面影響，如減少有害氣體、二氧化碳、固體垃圾等污染物的排放，減少對生物圈的破壞。
1．3．2追求高效是生態(tài)住宅的核心內(nèi)容 所謂高效，是指最大限度地利用資源和能源，特別是不可再生的資源和能源。
1．3-3追求美觀是生態(tài)住宅與大自然和諧的完美境界 生態(tài)住宅與大自然的和諧不僅體現(xiàn)在能量、物質(zhì)方面，也同時體現(xiàn)在精神境界方面，包括生態(tài)住宅與自然景觀相融合，與社會文化相融合。生態(tài)住宅應立足于將節(jié)約能源和保護環(huán)境這兩大課題結(jié)合起來，所關(guān)注的不僅包括節(jié)約不可再生能源和利用可再生潔凈能源，還涉及節(jié)約資源、減少廢棄物污染以及材料的可降解和循環(huán)使用等方面的內(nèi)容。
2．生態(tài)住宅設計理論
目前，世界各國新型的生態(tài)住宅可謂方興未艾，從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，發(fā)展生態(tài)建筑在我國也必然是大勢所趨。作為國家的重要產(chǎn)業(yè)，城鎮(zhèn)住宅建設必將快速發(fā)展。所以，如果不抓住時機，及時把“生態(tài)理念”引入到住宅設計中，解決住宅節(jié)能和住區(qū)環(huán)境保護問題，將會對社會、經(jīng)濟、環(huán)境產(chǎn)生不可挽回的后果。
生態(tài)住宅設計，指的就是綜合運用當代建筑學、建筑技術(shù)科學、人工環(huán)境學、生態(tài)學以及其他科學技術(shù)的綜合成果，把住宅建造成一個小的生態(tài)系統(tǒng)，為居住者提供舒適、健康、環(huán)保、高效、美觀的居住環(huán)境的一種設計實踐活動。這里所說的“生態(tài)”絕非一般意義的綠化，而是一種對環(huán)境無害而又有利于人們工作生活的標志。
在工程實施過程中，生態(tài)住宅涉及的技術(shù)體系極其龐大，包括能源系統(tǒng)(新能源與可再生能源的利用)、水環(huán)境系統(tǒng)、聲環(huán)境系統(tǒng)、光環(huán)境系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)、綠化系統(tǒng)、廢棄物管理與處置系統(tǒng)、游憩系統(tǒng)和綠色建材系統(tǒng)等。簡單來說，其技術(shù)策略主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
a住區(qū)物理環(huán)境(聲、光、熱環(huán)境)與能源系統(tǒng)設計，包括建筑規(guī)劃、建筑單體設計、建筑能源系統(tǒng)的設計等，同時又與綠化設計以及建材的選擇息息相關(guān)，是當前生態(tài)住宅設計中最重要而又最容易被忽視的問題；
b智能化住區(qū)，主要包括信息管理和通訊自動化、物業(yè)管理自動化、設備自動化控制、安全防護自動化以及家庭智能化等；
c節(jié)省土地，節(jié)約能源，做好廢棄物的回收和處理。
3．設計理論在建筑設計中的運用
從上述思路出發(fā)，要實現(xiàn)住宅設計生態(tài)化，需綜合考慮3個方面的因素：住宅住區(qū)規(guī)劃、建筑單體設計(包括建筑造型、朝向、定位以及細部處理。如維護結(jié)構(gòu)材料選擇、保溫方式、門窗形式等)、建筑物內(nèi)的環(huán)境控制系統(tǒng)設計。本文將從住區(qū)風環(huán)境、自然通風綠化、水景設計和防止住區(qū)熱島現(xiàn)象、日照遮陽與采光外圍護結(jié)構(gòu)布置、噪聲和污染的防止和控制等與建筑設計相關(guān)的幾個方面，分別闡述生態(tài)建筑理論在住宅建筑設計中的運用。
3．1住區(qū)風環(huán)境設計
建筑物布局不合理。會導致住區(qū)局部氣候惡化。規(guī)劃師和建筑師已經(jīng)認識到風環(huán)境和再生風環(huán)境問題已不容忽視。然而，可能是對室外風環(huán)境的預測不夠重視或缺乏有效的技術(shù)手段。當建筑師們在對建筑住區(qū)進行規(guī)劃時，更為常見的做法是過多地把設計重點集中在建筑平面的功能布置、美觀設計及空間利用上，而很少或僅僅憑經(jīng)驗考慮高層、高密度建筑群中氣流流動情況對人的影響。事實上，良好的室外風環(huán)境，不僅意味著在冬季風速太大時不會出現(xiàn)人們舉步維艱的情況，還應該在炎熱夏季保持室內(nèi)自然通風。從這一點上來說，在規(guī)劃設計中僅僅考慮對盛行風簡單設置屏障的做法顯然是不夠的。在實際的規(guī)劃設計中，要獲得良好的住區(qū)風環(huán)境，了解小區(qū)內(nèi)氣流流動情況，是建筑師在設計初期所必須做到的。
3．2自然通風
在住宅建筑中，自然通風是最經(jīng)濟和有效的環(huán)境調(diào)節(jié)手段，而建筑物的平面布局、立面設計與三維空間布置等，都對自然通風的效果有重要的影響。充分考慮這一影響而進行建筑設計能有效地解決住宅中熱舒適性和空氣質(zhì)量問題，而且在不增加住戶投資的情況下，就能營造一個健康、舒適的居室環(huán)境。
3．3綠化、水景設計和防止住區(qū)“熱島”現(xiàn)象
住區(qū)周圍建筑的熱環(huán)境不僅和氣流流動有關(guān)系，同時還和住區(qū)建筑周圍的輻射系統(tǒng)有關(guān)。受住宅設計中建筑密度、建筑材料、建筑布局、綠地率和水景設施等因素的影響，住區(qū)室外氣溫有可能出現(xiàn)“熱島”現(xiàn)象。合理的建筑設計和布局，選擇高效美觀的綠化形式(包括屋頂綠化和墻壁垂直綠化)及水景設置，可有效地降低“熱島”效應，獲得清新宜人的室內(nèi)外環(huán)境。特別值得指出的是，建設生態(tài)住區(qū)不等于簡單地提高綠化面積，如果住區(qū)綠化僅僅使用大規(guī)模草地而不考慮與林地、水景設施以及自然通風等手段有效地結(jié)合起來，不僅不能充分發(fā)揮綠化在改善室內(nèi)外熱環(huán)境方面的巨大作用，還會把大量的金錢浪費在草地的澆灌上，可謂得不償失。在綠化系統(tǒng)設計中如何改善住區(qū)室外環(huán)境，除了避免以上誤區(qū)外，還應做好以下2個方面的工作：①合理選擇和搭配綠化植物和水景設置，并與整個小區(qū)的熱環(huán)境設計協(xié)調(diào)起來，除了給人以觀賞的美感外，還應充分發(fā)揮植物、水在降低“熱島”作用、改善住區(qū)微氣候方面的作用；②設計中要以人為本，如果綠化設計的最后結(jié)果是把人和綠色隔絕開來，僅僅“可以遠觀而謝絕入內(nèi)”是不可取的。
3．4日照、遮陽與采光
夏天陽光的直射和熱輻射是影響居室熱環(huán)境的一個重要因素，同時也是影響住戶心理感受的重要因素。遮陽是指運用建筑的外形設計、懸挑和凸凹變化而形成建筑圍護結(jié)構(gòu)，使室內(nèi)實際接受的陽光直射和輻射熱量減少。比較好的方法是根據(jù)當?shù)氐乩砼c氣侯條件，通過精確計算，對住區(qū)的建筑布局以及單體住宅的相對關(guān)系，進行建筑群日照、遮陽以及自然采光分析，檢驗是否滿足日照和遮陽的要求。
3．5外圍護結(jié)構(gòu)布置
這里主要是指外墻和外窗等圍護結(jié)構(gòu)的布置，體型系數(shù)這一概念并不能充分反映外圍護結(jié)構(gòu)對建筑物熱環(huán)境的復雜影響。實際上，對于不同朝向角和傾角的外墻和外窗，由于當?shù)刂鲗эL向的不同而造成的滲透情況的不同，外表面的對流換熱系數(shù)也相差很大，日間接受的太陽輻射隨著時間變化而千差萬別，夜間背景輻射狀況也不相同。
3．6噪聲和污染的防止和控制
住區(qū)規(guī)劃應有效地設計防噪系統(tǒng)，如將住區(qū)和主要交通干線相隔絕，防止主要交通干線的噪音傳過來。污染控制問題也需重視，建筑物內(nèi)部空氣質(zhì)量不好，一定是與室外空氣污染有關(guān)，而通過有效的綠化、有效的組織建筑周圍氣流流動，可以改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。在設計初期，技術(shù)人員就應該深入現(xiàn)場進行調(diào)研和測試，檢驗當?shù)氐脑肼暬蛭廴臼欠穹蠘藴�，如果不能滿足要求，一定要采取相應的補救措施。如果居室噪聲超標，可考慮采用錯開設計的雙層玻璃窗，既能有效降低噪聲，又不影響自然通風。
4．結(jié)束語
總之，生態(tài)住宅是多種技術(shù)集成的結(jié)果，它需要科學技術(shù)的進步，更不能離開政府相關(guān)政策法規(guī)的鼓勵和正確引導。只有在設計過程中各專業(yè)人員的相互合作與共同努力，綜合運用當代建筑學、建筑技術(shù)科學、生態(tài)學及其他科學技術(shù)的成果，從技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境、能源及社會等角度出發(fā)，系統(tǒng)地設計與評價住區(qū)的室內(nèi)外環(huán)境，才會設計出更多更好的生態(tài)住宅。
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